JP5857725B2 - 露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、限られた範囲しか支持や保持ができないワークを保持して露光するための露光装置に関する。

半導体、プリント基板、ＭＥＭＳ（メムス、Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）、水晶振動子等を製造する工程においては、マスクに形成したパターンを基板（以下ワークとも呼ぶ）に露光（転写）する露光装置が使用される。
図７に、従来の露光装置の概略構成を示す。
露光装置１０は、紫外線を出射する光照射部１、パターンが形成されたマスクＭ、このマスクＭを保持するマスクステージ２、露光処理が行われるウエハやプリント基板、ガラス基板といったワークＷを保持するワークステージ４、ワークステージ４上に保持されたワークＷ上にマスクＭのパターン像を投影する投影レンズ３、ワークステージ４にワークＷを搬入搬出するワーク搬送機構（不図示）などから構成される。なお、露光装置の中には、投影レンズを備えないものもある。
光照射部１は、露光光である紫外線を含む光を放射するランプ１ａと、ランプからの光を反射するミラー１ｂなどを備える。
ワークステージ４の表面には、真空吸着孔（または真空吸着溝）４ａが形成されている。ワークステージ４には配管１１が接続され、この配管１１を介して、真空吸着孔（真空吸着溝）４ａに、ワークＷを吸着保持するための真空が供給される。

以下、上記露光装置の動作を簡単に説明する。
（１）不図示のワーク搬送機構により、露光装置１０のワークステージ４上にワークＷが置かれる。ワークステージ４の真空吸着孔（真空吸着溝）４ａに真空が供給され、ワークＷはワークステージ４上に吸着保持される。
（２）ワークステージ４への真空の供給は、露光処理中にワークＷが移動しないように続けられる。
（３）露光処理が終わると、ワークＷはワーク搬送機構（不図示）により、ワークステージ４から搬出される。

図８と図９を使って、図７の露光装置のワークステージ４の詳しい構造と動作について説明する。図８と図９は、ワークステージ４の部分断面図であり、ワークの搬送機構からワークＷを受け取り真空吸着保持するまでの動作を示す図である。
ワークステージ４には、ワーク搬送機構２０のアーム２１からワークＷを受け取るためのピン５ａが設けられている。そして、ワークステージ４にはこのピン５ａが出入りするための貫通孔４ｃが形成されている。ピン５ａはワークＷを安定して支持できるように、ワークＷの内側に当たる位置に複数（３本以上）設けられる。貫通孔４ｃはピン５ａの数だけ設けられる。
ワークステージ４の一方の面側には、ピン５ａを上下に駆動させるためのピン上下駆動手段５が設けられている。
ピン上下駆動手段５は、複数のピン５ａを支持する台５ｂ、台５ｂを上下させるエアシリンダ５ｄなどから構成される。このピン上下駆動手段５により複数のピン５ａは、貫通孔４ｃを介して同期して上下する。

（１）図８（ａ）に示すように、ワークＷが、ワーク搬送機構２０のアーム２１上に保持されて、ワークステージ４上に搬送される。
（２）図８（ｂ）に示すように、ピン上下駆動手段５によりピン５ａが上昇し、ピン５ａがアーム２１からワークＷを受け取る。
（３）図９（ｃ）に示すように、ワーク搬送機構２０のアーム２１が図面右方向に退避し、ピン上下駆動手段５によりピン５ａが下降する。ワークＷはワークステージ４上に置かれる。真空吸着孔４ａには真空が供給されており、ワークＷはワークステージ４上に吸着保持される。
なお、ワーク搬送用のアームとワークステージとの間でのウエハの受け渡しを、ピンを用いて行う先行例として、例えば特許文献１がある。

特開昭６３−１４１３４２号

ワークの中には、ＭＥＭＳや水晶振動子などのように、両面にパターンが形成され、ワーク搬送機構やワークステージにおいて、支持保持のために接触が許される領域が制限されるものがある。例えば水晶振動子を製造するワークなどでは、ワークの形状は図１０に示すように矩形状の水晶基板であるが、ワークの表裏とも、同図において斜線で示すような、ワークの周辺部と、形成されるパターンとパターンの隙間の一部、例えばワークの中心を通る十字状（図１０（ａ））や直線状（図１０（ｂ））の、幅２ｍｍ〜３ｍｍ程度の狭い範囲しか、接触を許されないことがある。
従来は、上記したように、露光装置において、ワーク搬送装置のアームとワークステージとの間の受け渡しを、ピンを用いて行っている。ピンによりワークをバランスよく支持するためには、ピンはワークの内側の位置に、（一直線上ではない）少なくとも３ヶ所に配置しなければならない。しかし、例えば図１０（ｂ）に示すような、ワークの内側は直線状の範囲しか接触できない（支持できない）ワークの場合、バランスよくワークを支持できるようにピンを配置することは、実際には難しい。ワークの周辺部をピンで支持することも考えられるが、そのような配置にすると、ワークがピンから外れて落下する可能性がある。

また、ＭＥＭＳや水晶振動子などでは、微小化のために、ワークの厚さが４００μｍから１００μｍ以下と薄くなっており、自重によるたわみが生じやすい。露光装置において、露光中のワークのたわみは露光精度に影響するので、ワークステージは、できるだけたわみが少なくなるようにワークを支持する必要がある。そのためには、接触が許された範囲全体を使ってワークを支持することが望ましい。
しかし、上記のように、ごく限られた範囲しか接触が許されないワークをワークステージに載置して露光処理を行う場合、ワークステージがワークをどのように支持するのか、ワーク搬送用のアームとワークステージとの間でのワークの受け渡しを、ピンを使わずにどのように行うのか、また、アームの挿入退避時におけるワークステージとの干渉をどのようにして防ぐのかといった（設計上の）問題が生じる。
本発明は上記問題点を解決するものであって、本発明の目的は、薄く、また、支持保持ができる範囲が限られたワークを露光する露光装置において、接触が許された範囲のみを保持しながら、ピンを使用しないで、ワーク搬送機構とワークステージ間でのワークの受け渡しを安定して確実に行い、また、ワークステージにおいては、自重たわみが少なくなるようにワークを保持できるようにすることである。

上記課題を解決するため、本発明においては、ワークステージに貫通孔を設け、この貫通孔の周辺に、ワークの接触が許される領域である周辺部を吸着保持する真空吸着孔（溝）を有するワーク吸着保持部を設ける。また、上記貫通孔には、この貫通孔を横切って上記ワークの一方の面の接触が許される領域に接触する直線状の支持部を設け、上記支持部と上記ワーク吸着保持部の上記ワークの一方の面と接触する面が同一平面上にあるように構成する。上記支持部の両端は、上記貫通孔の内壁に連結し、上記支持部とワーク吸着保持部を同一の材料で一体に形成する。また、また、上記ワークを搬入、搬出するワーク搬送機構には、上記ワークの他方の面の接触が許容される領域を吸着して保持する搬送アームを設ける。
すなわち、本発明は以下のようにして前記課題を解決する。
（１）光照射部と、パターンを形成したマスクを保持するマスクステージと、上記マスクに形成されたパターンが露光されるワークを保持するワークステージと、上記ワークステージにワークを搬入搬出するワーク搬送機構とを備え、ワークの両面を同時に露光する両面装置に適用される露光装置において、上記ワークステージは、上記ワークの一方の面の周辺部を吸着保持するワーク吸着保持部と、該ワーク吸着保持部の内側に形成された貫通孔と、上記貫通孔を横切って上記ワークの一方の面に接触する直線状の支持部とを備え、上記支持部は、厚み方向の寸法に対して高さ方向の寸法が大きい偏平形状であるとともに、上記高さ方向は、支持するワークの平面に対して垂直な方向であり、上記厚み方向は上記ワークの平面に対して平行な方向であり、上記支持部と上記ワーク吸着保持部の上記ワークの一方の面と接触する面は同一平面上にあるように構成し、上記支持部の両端を上記貫通孔の内壁に連結し、上記支持部とワーク吸着保持部は同一の材料で一体に形成する。また、上記ワーク搬送機構は、上記ワークの他方の面の一部を吸着して保持する搬送アームを有する。
（２）上記（１）において、上記支持部を上記ワークステージから削り出して形成する。

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）ワークステージに、貫通孔と、この貫通孔を横切って上記ワークの一方の面に接触する直線状の支持部とを設け、上記支持部とワーク吸着保持部のワークの一方の面と接触する面が同一平面上にあるように構成したので、ワークは、ワークステージのワーク吸着保持部と上記支持部とにより、接触が許された領域のみを支持して段差なく保持される。このため、露光中、ワークの自重たわみが最小限にとどめられ、露光精度の低下を防ぐことができる。
（２）ワーク搬送機構のアームは、ワークの他方の面（ワークステージにより支持される一方の面の反対側の面）を保持するので、アームとワークステージ間でのワークの受け渡しにおいて、ピンを使用することなく、ワークの搬入、搬出を安定して確実に行うことができる。また、ワークステージはワークの一方の面を支持するが、ワーク搬送機構のアームはワークの他方の面を支持するので、アームとワークステージとの干渉の心配もない。
（３）ワークステージの、ワークを支持しない中央部分を貫通孔としたので、ワークの両面を同時に露光する露光装置のワークステージとして使用することができる。

本発明の露光装置の概略構成を示す図である。 図１に示した装置のワークステージの例を示す斜視図（１）である。 図１に示した装置のワークステージの例を示す斜視図（２）である。 支持部の他の形状例を示す図である。 ワーク搬送機構のアームの形状例を示す図である。 ワークの搬送動作を示す図である。 従来の露光装置の概略構成を示す図である。 図７に示す露光装置のワークステージの構造と動作を説明する図（１）である。 図７に示す露光装置のワークステージの構造と動作を説明する図（２）である。 ワークの形状例を示す図である。

図１は、本発明の露光装置の概略構成を示す図であり、同図は、露光光の光軸に沿った平面で切った断面図を示している。前記図７に示した装置と同じ構成のものについては同一の符号が付されており、露光装置１０は、紫外線を出射する光照射部１、マスクＭ、マスクステージ２、ワークＷを保持するワークステージ４、ワークＷ上にマスクＭのパターン像を投影する投影レンズ３、ワークＷを搬入搬出するワーク搬送機構２０などから構成される。光照射部１は、露光光である紫外線を含む光を放射するランプ１ａと、ランプからの光を反射するミラー１ｂなどを備える。
図１において、従来の装置構成と異なるのは、ワークステージの構造と、ワーク搬送機構のアームがワークの表面側を保持する点である。
ワークステージ４には、開口部（貫通孔）６が設けられ、該開口部６の内部に支持部７が設けられる。上記開口部６の周辺部のワークステージ４の表面には、真空吸着孔４ａが形成されている。また、ワークステージ４には配管１１が接続され、この配管１１を介して、真空吸着孔４ａに、ワークＷを吸着保持するための真空が供給される。上記真空吸着孔４ａが設けられた上記開口部６の周辺のワークステージ表面をワーク吸着保持部８という。
なお、以下の説明においては、ワークＷのワークステージ４が接触する側の面を一方の面、その反対側を他方の面と呼ぶ。

図２と図３は、図１の装置のワークステージの斜視図である。
図２は、ワークの内側の接触可能な領域が十字型であるワークに対応したステージであり、図３は、ワークの内側の接触可能な領域が直線状であるワークに対応したステージである。
ワークステージ４の中央部には、ワークＷの大きさよりもやや小さい開口部（貫通孔）６が設けられ、この開口部６の内部には、ワークＷの一方の面に接触してワークＷを支持する支持部７が設けられている。
前述したようにワークステージ４の開口部６の周辺部がワークＷの接触が許されている周辺部を吸着保持するワーク吸着保持部８であり、ワーク吸着保持部８には、ワークＷを吸着保持するための真空が供給される真空吸着孔４ａが設けられている。ワーク吸着保持部８には段差がなく、ワークＷの周辺部を全周にわたって支持する。

開口部６には、開口（貫通孔）を横切ってワークＷの一方の面に接触する支持部７が設けられている。この支持部７は、ワークＷの接触が許容される領域の形状に合わせて形成されており、ワークの接触が許容される領域の形状は、通常前記図１０に示したように直線状であり、支持部７もこれに合わせて直線状に形成され、支持部７の両端は、上記開口部６の内壁に連結される。
また、上記支持部７と上記ワーク吸着保持部８の上記ワークＷの一方の面と接触する面は、段差が生じないように、同一平面上にあるように構成される。
吸着保持部８との間に段差が生じないようにするため、支持部７を上記ワークステージ４から削り出して形成することが考えられる。すなわち、ワイヤ放電加工と呼ばれる加工技術により、支持部７をワークステージ４から一体加工により削り出し（切り出し）、その後、上記吸着保持部８と高さを揃えて平面精度を上げるために、ワークステージとともに表面を削って作製する。

なお、支持部７に相当する部材を別途加工し、ワークステージ４にねじ止めしたり、接着するなどにより取り付けて支持部７とすることもできるが、ワークステージ４のワーク吸着保持部８との間に段差が生じないように、平面度良く加工することが必要であり、上記支持部７とワーク吸着保持部８は同一の材料で一体に形成するのが望ましい。
支持部７は、図２、図３に示すように、平板状（偏平形状）であり、厚み方向の寸法に対して高さ方向の寸法が大きく、高さ方向は、支持するワークＷの平面に対して垂直な方向であり、厚み方向はワークＷの平面に対して平行な方向である。支持部７のワークＷと接触する表面は平面で段差（凹凸）はない。また、支持部７の厚みは約１ｍｍであり、ここには真空吸着孔は形成されていない。

ワークステージ４のワーク吸着保持部８と支持部７とにより、ワークＷは一方の面の接触を許された領域全体を使って支持される。ワーク吸着保持部８の表面にも、支持部７の表面にも段差（凹凸）がなく、ワークＷは自重たわみが最小になる状態で支持される。
なお、支持部７の形状は、必ずしも図２、図３に示したように上下の辺が平行な板状である必要はなく、ワークの接触が許容される領域の形状によっては、支持部７に凹凸部を設けてよい。
図４は、上記支持部の他の形状例を示す図であり、前記図１と同様、ワークステージの断面構造を示したものである。同図に示すものは、支持部７の、ワークＷの一方の面に対向する側の辺（上辺）を凹凸形状にしたものである。同図に示すように、ワークＷの一方の面に対向する側の辺には、ワークＷの接触が許容される領域の形状に合わせて凸部が形成され、接触が許容されない領域には凹部が形成される。ワークＷと接触する面である支持部７の凸部の表面は、ワーク吸着保持部８との間に段差が生じないように平面に形成される。

なお、本実施例において、ワークステージ４のワークＷと接触しない部分を、凹部ではなく開口部（貫通孔）６としている。開口部６とした理由は、ＭＥＭＳや水晶振動子を製造する露光装置として、ワークＷの両面を同時に露光する両面露光装置が使用されることがあり、図２、図３に示すワークステージ４は、この両面露光装置に適用できるように設計したためである。
即ち、ワークＷの他方の面側を露光している時に、ワークＷの一方の面側からもこの開口部６を介して露光光が照射されて露光が行われる。

図１に戻り、ワーク搬送機構２０は、ワークＷを吸着保持するアーム２１により、露光処理を行うワークＷをワークステージ４に搬入し、また露光処理が終わったワークＷを、ワークステージ４から搬出する機構である。アーム２１は、ワークＷの他方の面側を吸着保持し、吊下げるようにして搬送する。-
図５は、ワーク搬送機構２０のアーム２１を、ワークＷを吸着する側から見た図である。アーム２１の先端部には、ワークＷを吸着保持するための真空が供給される直径１ｍｍ程度の真空吸着孔２２が、ワークＷの接触が許されている領域（同図においては十字状）に沿って複数形成されている。

図６を用いて、ワークの搬送動作について説明する。
（１）図６（ａ）に示すように、ワークＷが、ワーク搬送機構２０のアーム２１下に吸着保持されて、ワークステージ４上に搬送される。上記したように、アーム２１はワークの他方の面側を吸着保持する。
（２）図６（ｂ）に示すように、アーム２１が下降し、ワークＷの一方の面が、ワークステージ４のワーク吸着保持部８と支持部７の表面に接触する。ワーク吸着保持部８の真空吸着孔４ａには、あらかじめ真空が供給されており、ワークＷがワークステージ４に吸着保持される。
（３）図６（ｃ）に示すように、アーム２１に供給されている真空が停止し、ワークＷはアーム２１から外れる。アーム２１が上昇する。
（４）図６（ｄ）に示すように、アーム２１がワークステージ４上から退避する。
（５）露光装置の光照射部１から露光光がパターンを形成したマスクＭを介して照射され、ワークＷの表面にマスクパターンが露光される。
（６）露光処理が終わったワークＷは、ワーク搬送機構２０により、上記とは逆の手順（図６（ｄ）→（ａ））でワークステージ４から搬出される。

１ 光照射部
１ａ ランプ
１ｂ ミラー
２ マスクステージ
３ 投影レンズ
４ ワークステージ
４ａ 真空吸着孔
６ 開口部（貫通孔）
７ 支持部
８ ワーク吸着保持部
４ａ 真空吸着孔
１０ 露光装置
１１ 配管
２０ ワーク搬送機構
２１ アーム
Ｍ マスク
Ｗ ワーク

Claims (2)

1. 光照射部と、パターンを形成したマスクを保持するマスクステージと、
   上記マスクに形成されたパターンが露光されるワークを保持するワークステージと、
   上記ワークステージにワークを搬入搬出するワーク搬送機構とを備え、ワークの両面を同時に露光する両面装置に適用される露光装置において、
   上記ワークステージは、上記ワークの一方の面の周辺部を吸着保持するワーク吸着保持部と、該ワーク吸着保持部の内側に形成された貫通孔と、上記貫通孔を横切って上記ワークの一方の面に接触する直線状の支持部とを備え、
   上記支持部は、厚み方向の寸法に対して高さ方向の寸法が大きい偏平形状であるとともに、上記高さ方向は、支持するワークの平面に対して垂直な方向であり、上記厚み方向は上記ワークの平面に対して平行な方向であり、
   上記支持部と上記ワーク吸着保持部の上記ワークの一方の面と接触する面は同一平面上にあり、上記支持部の両端は上記貫通孔の内壁に連結され、上記支持部とワーク吸着保持部は同一の材料で一体に形成されており、
   上記ワーク搬送機構は、上記ワークの他方の面の一部を吸着して保持する搬送アームを備えている
   ことを特徴とする露光装置。
2. 上記支持部は、上記ワークステージから削り出されて形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。

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